CHƯƠNG 2: KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM
2.4. Các phương pháp đặc trưng
2.4.7. Đo và chụp ảnh cộng hưởng từ hạt nhân (MRI)
Các phép đo và chụp ảnh MRI trên các mẫu chất lỏng từ Fe3O4@CS và Fe3O4@PMAO ở các nồng độ khác nhau được thực hiện trên thiết bị cộng hưởng từ Siemens (Model: MAGNETOM Avanto 1.5 T), tần số từ trường xoay chiều 64 MHz, từ trường 1,5 tesla tại Bệnh viện Quốc tế Vinh, thành phố Vinh, tỉnh Nghệ An. Bằng thử nghiệm này, khả năng tăng độ tương phản của hệ chất lỏng từ được khảo sát. Từ đó tính được r1, r2 (độ hồi phục dọc và độ hồi phục ngang) của hệ chất lỏng từ.
Toàn bộ các dụng cụ, thiết bị và hóa chất gồm:
- Vật liệu nano lõi sắt từ Fe3O4 bọc polymer CS (Chitosan), nồng độ lõi sắt từ 5 mg/ml (hệ nano Fe3O4 @CS).
- Vật liệu nano lõi sắt từ Fe3O4 bọc polymer PMAO (poly maleic anhydride-alt-1- octadecene), nồng độ lõi sắt từ 5 mg/ml, (hệ nano Fe3O4@PMAO).
- Vật liệu nano lõi sắt từ Fe3O4 bọc dextran (sản phẩm thương mại Resovist của Schering, Đức) làm chất đối chứng so sánh.
- Thỏ trắng trọng lượng 2 kg. Thỏ, chuột được tiêm theo đường tĩnh mạch và tiêm trực tiếp khối u.
- Đĩa nuụi cấy tế bào 24 giếng. Pipet man 1000àl, đầu corning, Agar, bếp nhiệt từ.
- Hệ thống thiết bị cộng hưởng từ Siemens, tần số từ trường xoay chiều 64 MHz, từ trường 1,5 tesla
Chuẩn bị mẫu:
Pha 500ml agar 2%: đun nóng và khuấy đều trong 10-15 phút (nếu sử dụng lò vi sóng thì chú ý tắt lò ngay khi thấy sôi).
Chuẩn bị đĩa 24 giếng: Ghi rõ kí hiệu lên cả nắp lẫn cạnh giếng để tránh nhầm lẫn.
Bước 1: Tra dung dịch hệ nano từ.
Hệ chất lỏng từ Fe3O4@PMAO có nồng độ pha loãng trong vùng từ 0 - 0,3 mmol (tính cho nguyên tố Fe) với các nồng độ: 0,025 mM; 0,05 mM; 0,1 mM; 0,15 mM; 0,25 mM và 0,3 mM tương ứng với cỏc nồng độ 2,5 àg/ml; 5,0 àg/ml; 10,0 àg/ml, 15,0 àg/ml, 25,0 àg/ml và 30,0 àg/ml (tớnh theo chất lỏng từ Fe3O4@PMAO) được cho vào trong cỏc giếng có dung tích 2 ml (với 1 lớp dưới có chứa 0,3 ml agar 2%) của đĩa giếng, sau đó cho tiếp 0,7 ml agar 2% lên ở phía trên của giếng (Bảng 2.4 và Hình 2.18).
Dãy đĩa giếng cuối cùng được pha dung dịch agar 2% được dùng làm mẫu đối chứng. Chuẩn bị các hệ hạt nano từ, tính toán thể tích sẽ tra và mỗi giếng của mỗi hệ.
Bảng 2.4 a. Chuẩn bị dãy nồng độ của hệ chất lỏng từ Fe3O4 @CS, Fe3O4@PMAO
Mẫu M1 M2 M3 M4 M5 M6
Hệ chất lỏng từ Fe3O4
@PMAO (A)
2,5 àg/mlFe3O
4@PMAO + 700 àl
agar
5,0 àg/mlFe3O4
@PMAO + 700 àl agar
10,0 àg/mlFe3O4@
PMAO + 700 àl agar
15,0 àg/mlFe3O4@
PMAO + 700 àl agar
25,0 àg/mlFe3O4@
PMAO + 700 àl agar
30,0 àg/ml agar Fe3O4@PMA
O + 700 àl agar Hệ chất lỏng
từ Fe3O4 @CS (B)
2,5 àg/mlFe3O
4@CS + 700 àl agar
5,0 àg/mlFe3O4
@CS + 700 àl agar
10,0 àg/mlFe3O4@
CS + 700 àl agar
15,0 àg/mlFe3O4@
CS + 700 àl agar
25,0 àg/mlFe3O4@
CS + 700 àl agar
30,0 àg/ml agar Fe3O4@CS +
700 àl agar Bảng 2.4 b. Chuẩn bị dãy nồng độ của hệ chất lỏng từ Fe3O4 @CS,
Fe3O4@PMAO,Resovist
Mẫu M1 M2 M3 M4 M5
Mẫu đối chứng
agar 2%
(D) Hệ chất lỏng từ
Fe3O4@PMAO (A)
5,0 àg/mlFe3O4@PMAO
+ 700 àl agar
10,0 àg/mlFe3O4@PMAO
+ 700 àl agar
15,0 àg/mlFe3O4@PMAO
+ 700 àl agar
30,0 àg/mlFe3O4@PMAO
+ 700 àl agar
45,0 àg/mlFe3O4@PMAO
+ 700 àl agar
700 àl agar
Hệ chất lỏng từ Resovist
(B)
5,0 àg/mlResovist + 700 àl agar
10,0 àg/mlResovist + 700 àl agar
15,0 àg/mlResovist + 700 àl agar
30,0 àg/mlResovist + 700 àl agar
45,0 àg/mlResovist + 700 àl agar
700 àl agar Hệ chất lỏng từ
Fe3O4@CS (C)
5,0 àg/mlFe3O4@CS + 700 àl agar
10,0 àg/mlFe3O4@CS +
700 àl agar
15,0 àg/mlFe3O4@CS +
700 àl agar
30,0 àg/mlFe3O4@CS +
700 àl agar
45,0 àg/mlFe3O4@CS +
700 àl agar
700 àl agar
Bước 2: Tra vào mỗi giếng 700 àl agar 2% (cú thể thay đổi sao cho phự hợp nhưng phải đảm bảo cột dung dịch cuối cùng đủ cao để tiến hành cắt lớp chụp MRI).
Lưu ý: Tra agar nhẹ nhàng, tuyệt đối tránh tạo bọt khí (có thể tra dọc theo thành giếng hoặc tra thẳng vào giữa đáy giếng khi đã quen tay). Nếu xuất hiện bọt khí thì phải dùng đầu corn để chọc vỡ.
Hình 2.18. Chuẩn bị đĩa giếng chứa các mẫu chất lỏng từ: Fe3O4@PMAO, Fe3O4@CS, Resovist và mẫu đối chứng agar 2% (trên) và sơ đồ chụp các bước chụp
ảnh bằng kỹ thuật MRI (dưới) Phương pháp đo
Chụp ảnh:
Hệ số r1 (độ hồi phục dọc) được đo theo trình tự spin-echo (SE) biến thiên TR, còn r2 (độ hồi phục ngang) đo theo trình tự xung Multi-Slice Multi-Echo (MSME) giữ TR cố định. Sử dụng phầm mềm syngofastView (syngo is a registered trademark owned by Siemens Healthcare GmbH) và EFilm Workstation (Merge Healthcare) xác định cường độ tín hiệu trên diện tích vùng quan tâm (region of interest - ROIs) (cm2).
Phương trình đơn exponential được sử dụng để tính độ tăng trở lại giá trị cực đại T1:
𝑦 = 𝐴 + 𝐶 (1 − 𝑒−𝑇𝑅𝑇1 ) (1) Đường cong suy giảm tín hiệu được fit bởi phương trình suy giảm đơn exponential để tính T2 theo biểu thức sau: 𝑦 = 𝐴 + 𝐶𝑒−𝑇𝐸𝑇2 (2)
Trình tự xung Multi-Slice Multi-Echo (MSME) để xác định đường cong suy giảm và phục hồi được thực hiện với các tham số sau: TE hiệu dụng với 09 tiếng vọng trong vùng 4,25-138 ms, TR = 3500 ms, từ trường quan sát (FOV) x-y 208x230 mm2, chiều dày lỏt cắt 3 mm, kớch thước ma trận 343x512 cho độ phõn giải x-y 200 àm2, số cỏc lần lấy trung bình bằng 2, tổng thời gian ghi dữ liệu là 46 phút 09 giây. Các mẫu đo T1 được thực hiện với việc dùng trình tự xung spin-echo (SE) biến thiên TR, với các tham số sau:
TE = 15 ms, TRs trải từ 50 đến 3500 ms, FOV x-y 208x230 mm2, độ dày lớp cắt 10
mm, kớch thước ma trận 174x320 cho độ phõn giải x-y 200 àm2, số lần lấy trung bỡnh bằng 2, toàn bộ thời gian lấy mẫu là 01 giờ 21 phút.
Bảng 2.5. Các tham số chuỗi hình ảnh được sử dụng trong chụp ảnh MRI Parameter (Thông số) Value (Gía trị) T1 Value (Gía trị) T2
Scanning sequence (Chuỗi hình ảnh) SE MSME
MR Acquisition Type 2D 2D
Slide thickness (Độ dày lát cắt) 3 3
Repetition time (Thời gian lặp lại - TR) 50 đến 3500 ms 3970
Echo time (Thời gian vọng - TE) 15 ms 4,25 đến 139 ms
Average (Trung bình) 2 2
FOV (Trường quan sát) 208x230 mm2 208x230 mm2
Acquisition Matrix (Ma trận) 174x320 343x512
Slide direction (Hướng chụp) Axial Axial
Slide number (Số lát cắt) 8 đến 10 ảnh 8 đến 10 ảnh
Flip angle (Góc lật) 150 150
Image resolution (Độ phân giải ảnh) 256x140 pixels 256x140 pixels Scan duration (Thời gian quét) Khoảng 1 giờ 21 phút Khoảng 46 phút
Từ các phép làm khớp các đường hồi phục bằng các hàm đơn exponential, đã thu được các giá trị thời gian hồi phục T1, T2 theo biểu thức (1), (2) (Hình 2.18). Nghịch đảo của các thời gian hồi phục T1, T2 là các giá trị tốc độ hồi phục R1, R2 tương ứng cho mẫu chất lỏng Fe3O4@PMAO. Đường phụ thuộc R1 và R2 vào nồng độ được xây dựng để tính toán các giá trị độ hồi phục dọc và ngang r1 và r2 cho mẫu chất lỏng này.
Kết luận chương 2
Trong chương này, chúng tôi đã trình bày các phương pháp thực nghiệm chế tạo mẫu vật liệu, đo đạc, phân tích các đặc trưng và tính chất từ của các hạt nano Fe3O4 được chế tạo bằng phương pháp thủy nhiệt và phương pháp phân hủy nhiệt. Các quy trình chế tạo chất lỏng từ dùng CS trên nền hạt Fe3O4 chế tạo bằng phương pháp thủy nhiệt và các quy trình chế tạo chất lỏng từ bằng cách chuyển pha và bọc bằng PMAO trên nền hạt Fe3O4 tổng hợp bằng phương pháp phân hủy nhiệt cũng được đề cập. Các thiết bị sử dụng trong đề tài là các thiết bị hiện đại có độ chính xác và độ tin cậy cao. Đa số các phép đo đạc và phân tích được tiến hành trên các thiết bị tại Phòng thí nghiệm Trọng điểm Quốc gia thuộc Viện khoa học vật liệu. Ngoài ra một số phép đo đạc và nghiên cứu tại các cơ sở nghiên cứu khác như: Trường Đại học Khoa học tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội, Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung ương, Viện Kỹ thuật nhiệt đới, Viện Hóa học các hợp chất thiên nhiên - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Bệnh viện Quốc tế Vinh, Nghệ An. Các kết quả thực nghiệm sẽ được phân tích và bàn luận trong các chương 3, chương 4 và chương 5.